一种高精度激光加工曲轴专用机床

本发明涉及曲轴激光加工，尤其涉及一种高精度激光加工曲轴专用机床。

背景技术：

1、曲轴是广泛应用在燃油机或其他往复式工作机械中的重要零部件，曲轴是需要承受交变载荷、高机械强度的精密昂贵部件。通常曲轴的失效形式主要有：主轴颈磨损、连杆轴颈磨损、裂纹、烧伤、擦伤、弯曲等。若不及时处理，对机器和人身安全都构成严重的威胁。激光加工是通过激光产生热源将金属粉末或高分子材料熔后与曲轴进行熔合，在曲轴表面形成一层新的金属层，新材料会比原曲轴材料更耐磨、且不会产生裂纹、擦伤、烧伤、弯曲等问题。

2、申请号为201610252691.3的发明专利公开了一种曲轴激光加工的装置及对曲轴进行激光加工的方法，属于激光束加工技术领域，包括：曲轴，三抓卡盘，滑块，步进电机，滚珠丝杠，轴承，支座，工作台，导柱，丝杠支座，支座，联轴器，电机支座，步进电机，传动轴，轴承，激光器。该发明的曲轴激光加工装置对曲轴进行激光加工时，可以使曲轴主轴轴颈和连杆轴轴颈的旋转轴心均可调，而且调节更加精确；同时采用plc控制系统，可以更加精确地控制三个步进电机的转动角度，以及两个滑块的位移，减小回转误差，提高加工精度，达到对曲轴的主轴轴颈和连杆轴轴颈的精确激光加工处理的目的。

3、但是，现有技术公开的技术方案中普遍具有以下问题：曲轴装夹过程需要反复调节才可实现曲轴同心，作业效率底，装夹难度大；现有装夹技术，无法实现曲轴重复装夹精度；由于曲轴定位装夹问题，对曲轴加工位置表面处理难度较大；曲轴装夹定位都以曲轴轴径为中心进行旋转；无法实现自动定心；激光头不可以调整，在夹角处和倾斜面都无法加工；没有冷却和断氧保护气功能。因此，现有技术公开的技术方案存在一定缺陷和不足之处，还具有进一步提升和完善的空间。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高精度激光加工曲轴专用机床，能够快速精准找出曲轴的偏心距，可以分别以曲轴轴径或连杆轴径为中心旋转进行激光加工。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明所提出的一种高精度激光加工曲轴专用机床，包括主偏心卡盘组件、激光加工组件、定心夹具组件、辅偏心卡盘组件、第一丝杠驱动电机、主轴驱动电机、控制柜、导向轴、第一丝杠、第二丝杠、第二丝杠驱动电机、第三丝杠、第三丝杠驱动电机、工作台和固定架；所述固定架分别对称固连在工作台上表面的前后两端；两固定架左右端的上下两侧对应位置之间均连接有导向轴；所述第一丝杠转动副连接在两固定架左端的中部之间，且前端连接第一丝杠驱动电机；所述第二丝杠转动副连接在两固定架右端的中部之间，且前端连接第二丝杠驱动电机；所述第三丝杠转动副连接在两固定架底端的中部之间，且前端连接第三丝杠驱动电机；所述主偏心卡盘组件、激光加工组件、定心夹具组件和辅偏心卡盘组件由前至后的依次同心设置在两固定架之间，且分别对应与导向轴滑动连接；曲轴安装在主偏心卡盘组件和辅偏心卡盘组件之间，所述激光加工组件和定心夹具组件分别位于曲轴上方；所述主偏心卡盘组件的前端连接主轴驱动电机；所述激光加工组件的一侧与第一丝杠对应滑动配合；所述定心夹具组件的一侧中部与第二丝杠对应滑动配合；所述辅偏心卡盘组件的底端中部与第三丝杠对应滑动配合；所述控制柜设置在工作台的底部。

4、进一步的，所述主偏心卡盘组件包括主滑台、轴承盖、锁紧螺钉、锁紧螺母、端盖、三爪卡盘、摩擦块、轴承、主轴、主轴滑槽、直线轴承和驱动电机轴；所述主滑台两侧分别通过直线轴承对应与导向轴滑动连接；所述驱动电机轴同轴连接在主轴的外端且与主轴驱动电机连接；所述主轴通过轴承和轴承盖转动连接在主滑台的中部；所述摩擦块设置在主轴的内端，且四周设置有端盖，所述端盖分别通过锁紧螺钉和锁紧螺母对摩擦块进行固定；所述主轴滑槽水平设置在摩擦块的内端面中部；所述三爪卡盘后侧与主轴滑槽对应水平滑动配合。

5、进一步的，所述主滑台两侧中部分别设置有光孔，用于穿过第一丝杠和第二丝杠。

6、进一步的，所述激光加工组件包括激光提升手轮、激光提升丝杠、提升导向槽、提升丝母、出水口、激光头组件、水平微调、垂直微调、行走丝母、激光支架、送粉口、进水口、保护气送风口、出粉口、保护气出风口和激光直线轴承；所述激光支架竖向设置，且其中下部分别通过激光直线轴承与导向轴滑动连接，并通过行走丝母与第一丝杠对应滑动配合；所述激光支架内侧端面的中上部区域竖向设置有提升导向槽；所述激光提升丝杠竖向设置在提升导向槽内部，且其上端连接激光提升手轮；所述激光头组件的一端通过水平微调与提升丝母的一端固连，提升丝母的另一端对应与激光提升丝杠滑动配合；所述垂直微调设置在激光头组件的中部；所述送粉口、进水口和保护气送风口依次设置在激光头组件底部的一侧；所述出水口设置在水平微调的顶部；所述出粉口和保护气出风口设置在激光头组件的底端并分别与送粉口和保护气送风口对应。

7、进一步的，所述定心夹具组件包括夹具钢架、定心驱动电机、定心丝杠、定心导向槽、第一定心丝母、定心夹块、定心直线轴承和第二定心丝母；所述夹具钢架横跨在工作台的上方，且两侧分别通过定心直线轴承与导向轴滑动连接，并且其中一侧中部通过第二定心丝母与第二丝杠对应滑动配合；所述定心驱动电机固定在夹具钢架一侧顶部；所述定心丝杠转动连接在夹具钢架内侧上部的两端之间，且一端与定心驱动电机连接；所述定心导向槽水平设置在夹具钢架顶部的内端面；所述定心夹块对称设置在定心丝杠中部的两侧且与定心导向槽滑动连接，并分别通过第一定心丝母与定心丝杠滑动配合。

8、进一步的，所述夹具钢架一侧中部设置有通孔，用于穿过第一丝杠。

9、进一步的，所述辅偏心卡盘组件包括辅滑台、轴承盖、锁紧螺钉、锁紧螺母、端盖、辅三爪卡盘、摩擦块、轴承、主轴、主轴滑槽、直线轴承、辅滑台丝母和水平锁紧销；所述辅滑台的左右两侧分别通过直线轴承与导向轴滑动连接，且底端中部通过辅滑台丝母与第三丝杆对应滑动配合；所述主轴通过轴承转动连接在辅滑台的上端中部；所述摩擦块设置在主轴的内端，且四周设置有端盖，所述端盖分别通过锁紧螺钉和锁紧螺母对摩擦块进行固定；所述主轴滑槽水平设置在摩擦块的内端面中部；所述辅三爪卡盘后侧与主轴滑槽对应水平滑动配合；所述摩擦块后端面一侧与辅滑台之间设置有水平锁紧销。

10、进一步的，所述辅滑台的两侧中部分别设置有光孔，用于穿过第一丝杠和第二丝杠。

11、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

12、本发明所提出的一种高精度激光加工曲轴专用机床，可以实现智能的对曲轴和中心轴颈的偏心距及角度的定位，无需二次定位装夹，节省时间保证精度的同时，提高工作效率。随着汽车数量逐年增加，废旧零部件的修复工作迫切需要产业化，此高精度激光加工曲轴专用机床可以为实现大批量曲轴激光加工修复奠定基础。

技术特征：

1.一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述机床包括主偏心卡盘组件、激光加工组件、定心夹具组件、辅偏心卡盘组件、第一丝杠驱动电机、主轴驱动电机、控制柜、导向轴、第一丝杠、第二丝杠、第二丝杠驱动电机、第三丝杠、第三丝杠驱动电机、工作台和固定架；所述固定架分别对称固连在工作台上表面的前后两端；两固定架左右端的上下两侧对应位置之间均连接有导向轴；所述第一丝杠转动副连接在两固定架左端的中部之间，且前端连接第一丝杠驱动电机；所述第二丝杠转动副连接在两固定架右端的中部之间，且前端连接第二丝杠驱动电机；所述第三丝杠转动副连接在两固定架底端的中部之间，且前端连接第三丝杠驱动电机；所述主偏心卡盘组件、激光加工组件、定心夹具组件和辅偏心卡盘组件由前至后的依次同心设置在两固定架之间，且分别对应与导向轴滑动连接；曲轴安装在主偏心卡盘组件和辅偏心卡盘组件之间，所述激光加工组件和定心夹具组件分别位于曲轴上方；所述主偏心卡盘组件的前端连接主轴驱动电机；所述激光加工组件的一侧与第一丝杠对应滑动配合；所述定心夹具组件的一侧中部与第二丝杠对应滑动配合；所述辅偏心卡盘组件的底端中部与第三丝杠对应滑动配合；所述控制柜设置在工作台的底部。

2.根据权利要求1所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述主偏心卡盘组件包括主滑台、轴承盖、锁紧螺钉、锁紧螺母、端盖、三爪卡盘、摩擦块、轴承、主轴、主轴滑槽、直线轴承和驱动电机轴；所述主滑台两侧分别通过直线轴承对应与导向轴滑动连接；所述驱动电机轴同轴连接在主轴的外端且与主轴驱动电机连接；所述主轴通过轴承和轴承盖转动连接在主滑台的中部；所述摩擦块设置在主轴的内端，且四周设置有端盖，所述端盖分别通过锁紧螺钉和锁紧螺母对摩擦块进行固定；所述主轴滑槽水平设置在摩擦块的内端面中部；所述三爪卡盘后侧与主轴滑槽对应水平滑动配合。

3.根据权利要求2所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述主滑台两侧中部分别设置有光孔，用于穿过第一丝杠和第二丝杠。

4.根据权利要求1所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述激光加工组件包括激光提升手轮、激光提升丝杠、提升导向槽、提升丝母、出水口、激光头组件、水平微调、垂直微调、行走丝母、激光支架、送粉口、进水口、保护气送风口、出粉口、保护气出风口和激光直线轴承；所述激光支架竖向设置，且其中下部分别通过激光直线轴承与导向轴滑动连接，并通过行走丝母与第一丝杠对应滑动配合；所述激光支架内侧端面的中上部区域竖向设置有提升导向槽；所述激光提升丝杠竖向设置在提升导向槽内部，且其上端连接激光提升手轮；所述激光头组件的一端通过水平微调与提升丝母的一端固连，提升丝母的另一端对应与激光提升丝杠滑动配合；所述垂直微调设置在激光头组件的中部；所述送粉口、进水口和保护气送风口依次设置在激光头组件底部的一侧；所述出水口设置在水平微调的顶部；所述出粉口和保护气出风口设置在激光头组件的底端并分别与送粉口和保护气送风口对应。

5.根据权利要求1所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述定心夹具组件包括夹具钢架、定心驱动电机、定心丝杠、定心导向槽、第一定心丝母、定心夹块、定心直线轴承和第二定心丝母；所述夹具钢架横跨在工作台的上方，且两侧分别通过定心直线轴承与导向轴滑动连接，并且其中一侧中部通过第二定心丝母与第二丝杠对应滑动配合；所述定心驱动电机固定在夹具钢架一侧顶部；所述定心丝杠转动连接在夹具钢架内侧上部的两端之间，且一端与定心驱动电机连接；所述定心导向槽水平设置在夹具钢架顶部的内端面；所述定心夹块对称设置在定心丝杠中部的两侧且与定心导向槽滑动连接，并分别通过第一定心丝母与定心丝杠滑动配合。

6.根据权利要求5所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述夹具钢架一侧中部设置有通孔，用于穿过第一丝杠。

7.根据权利要求1所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述辅偏心卡盘组件包括辅滑台、轴承盖、锁紧螺钉、锁紧螺母、端盖、辅三爪卡盘、摩擦块、轴承、主轴、主轴滑槽、直线轴承、辅滑台丝母和水平锁紧销；所述辅滑台的左右两侧分别通过直线轴承与导向轴滑动连接，且底端中部通过辅滑台丝母与第三丝杆对应滑动配合；所述主轴通过轴承转动连接在辅滑台的上端中部；所述摩擦块设置在主轴的内端，且四周设置有端盖，所述端盖分别通过锁紧螺钉和锁紧螺母对摩擦块进行固定；所述主轴滑槽水平设置在摩擦块的内端面中部；所述辅三爪卡盘后侧与主轴滑槽对应水平滑动配合；所述摩擦块后端面一侧与辅滑台之间设置有水平锁紧销。

8.根据权利要求7所述的一种高精度激光加工曲轴专用机床，其特征在于：所述辅滑台的两侧中部分别设置有光孔，用于穿过第一丝杠和第二丝杠。

技术总结
本发明涉及一种高精度激光加工曲轴专用机床，包括主偏心卡盘组件、激光加工组件、定心夹具组件、辅偏心卡盘组件、第一丝杠驱动电机、主轴驱动电机、控制柜、导向轴、第一丝杠、第二丝杠、第二丝杠驱动电机、第三丝杠、第三丝杠驱动电机、工作台和固定架；本发明具有6个自由度，分别对应X、Y、Z的移动方向和X、Y、Z的旋转方向，不仅可以对曲轴的主轴轴颈和连杆轴轴颈进行激光加工，还可以通过激光头的倾斜，对曲轴端面和圆角过渡面进行激光加工，并可以实现快速装夹曲轴，自动定心，缩短工作准备时间，一致性高，可以以连杆轴径为中心进行旋转进行激光加工，并配有冷却和断氧保护功能，有效减少激光加工缺陷。

技术研发人员：于天彪,张莹莹,孙嘉雨,王奕棋,关闯,陈莹
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15